引導學生進行對比實驗

◇李 斌 （浙江：余姚市實驗學校）

科學探究需要圍繞已提出和聚焦的問題設計研究方案，通過收集和分析信息獲取證據(jù)，經(jīng)過推理得出結(jié)論，并通過有效表達，與他人交流自己的探究結(jié)果和觀點。實驗是科學探究的載體，在實驗中往往會設置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結(jié)果的比較分析，探究各種因素與實驗對象的關系。這樣的實驗就是對比實驗。學生在對比實驗過程中改變其中一個條件，其他條件保持不變，從而來證明改變的條件與實驗結(jié)果之間的關系。這樣的探究過程可改變傳統(tǒng)的科學課堂的教學方式，從概念的簡單被動識記轉(zhuǎn)化為將習得的知識主動遷移至生活實際中，并嘗試解決一些實際問題。目前對比實驗的教學中還存在一些問題。

教師定位不準，將不同年級的目標混淆。對一二年級的學生提出過高的要求，而對五六年級的學生給予過多的指導，使他們?nèi)狈λ伎嫉臋C會。

為實驗而實驗。任何一個實驗都有其目的，學生不明確實驗的目的，盲目開展實驗，使實驗失去應有的價值，淪為一個普普通通的動手活動。

實驗材料千篇一律。所有學生的實驗結(jié)果都是一致的，導致實驗完成后缺少小組間的質(zhì)疑與反思。

缺乏論證。學生無法用實驗所得的現(xiàn)象或數(shù)據(jù)支持自己的觀點，對于知識的學習只存在于表面，尚未上升到深度思維的高度。

要解決這些問題，教師必須采取針對性的策略，以提高對比實驗的教學效率。

一、精準定位，把握對比實驗目標

維果斯基的“最近發(fā)展區(qū)”理論認為，學生有兩種水平，一種是學生的現(xiàn)有水平，另一種是學生可能的發(fā)展水平，這兩者之間的差異就是最近發(fā)展區(qū)。教學應該著眼于學生的最近發(fā)展區(qū)。對比實驗貫穿于整個小學的科學教學中，但是不同的階段有不同的要求。

《義務教育科學課程標準》的要求探究實踐

例如，在《加快溶解》這一課中，三年級的學生剛接觸對比實驗，并且課本中也沒有明確提出對比實驗這一概念，因此對他們來說，實驗的設計不能要求過高。課程標準為三四年級學生設置的目標為：在教師引導下，基于已有經(jīng)驗和所學知識，制訂簡單的探究計劃。根據(jù)課標，本課的目標設定可以從這兩點出發(fā)：一是在教師引導下；二是簡單的探究計劃。因此，本課的探究實踐目標確定為：在教師引導下，嘗試用對比的方法研究等量的水中溶解相同食鹽的速度。在實際教學中，教師可以用這樣的方式提問，引導學生思考：我們有什么辦法可以公平地比較用熱水溶解和用冷水溶解速度的快慢呢？公平對于學生來說并不陌生，學生能夠說出水量、加入的食鹽量等等要保持一樣。這實際上就是對比實驗的思想。為了讓學生有更明確的認識，教師可以讓學生畫一畫實驗的示意圖。在這個過程中，從幫到扶，學生逐漸對對比實驗有了初步的認識。緊接著，教師要實現(xiàn)放，仿照前一個實驗的設計，完成攪拌能否加快溶解的設計，并畫出實驗的示意圖。這就是學生在已有經(jīng)驗和所學知識的基礎上制訂的簡單探究計劃，從而完成了本課的探究實踐目標。

圖1 溫度能否影響溶解快慢示意圖

圖2 攪拌能否影響溶解快慢示意圖

由此可見，學生的探究實踐能力是在不斷發(fā)展的，教師一定要精準定位，根據(jù)學生的實際情況確定對比實驗的目標。

二、創(chuàng)設情境，激發(fā)對比實驗動機

對比實驗的第一步就是提出問題。問題并不是隨意提出的，課程標準指出：通過對具體現(xiàn)象與事物的觀察和比較，提出可探究的科學問題。因此，教師要為學生創(chuàng)設一定的情境，引導學生在觀察和比較中，自身需要產(chǎn)生對比實驗的需要并提出可探究的問題。

例如，《加快溶解》一課的引入環(huán)節(jié)這樣來設計。教師出示一塊冰糖，給出問題：我想快點得到一杯糖水，你們有沒有辦法幫助我？學生提出不同的想法，如，打碎冰糖、放入熱水中、放入熱水中攪拌等等，這都是他們的生活經(jīng)驗。在此基礎上，教師根據(jù)學生的想法進行現(xiàn)場實驗。實驗后，教師進一步追問：現(xiàn)在你覺得是什么因素加快了溶解？學生提出了許多猜想，但是都無法證明自己的猜想，因為其中出現(xiàn)了多個變量。學生有了不同意見，這時候他們就想到只改變其中的一個條件、其他條件不變的研究方法，也就是對比實驗。通過創(chuàng)設問題情境，引導學生產(chǎn)生對比的需要，同時明確實驗要解決的問題，確定到底是哪個因素影響了物質(zhì)溶解的速度。

三、預設“錯誤”，反思對比實驗過程

教師在課前會為學生準備好本節(jié)課所需的材料，材料準備得是否充分會影響本節(jié)課的課堂效果。對比實驗中對于相同條件有著嚴格的控制，這也要求教師在準備材料時要保證每組材料都是相同的。但是，過于完美的實驗準備有時反而不如略有“差錯”的材料準備。《加快溶解》一課中，在研究溫度對溶解快慢的影響時，根據(jù)實驗設計，實驗組和對照組的食鹽量應該相同，但是如果有幾組的食鹽量不同，效果反而更好。

以下是《加快溶解》一課的一個片段。

學生領取材料，此時有一個小組舉手示意。

師：你們組有什么問題嗎？

生：我們組的食鹽一份多一份少，而我們做的是對比實驗，現(xiàn)在水溫是不同的，如果加進去食鹽的量也不同，我們就無法判斷水溫到底會不會影響溶解的速度。

師：其余小組覺得他說得有道理嗎？

生：有道理。

師：這樣看來的話，要完成對比實驗就只能有一個條件改變，其余條件均要相同。

良好結(jié)構的對比實驗，教師為學生準備的食鹽量應該是相同的，那么所有小組的實驗結(jié)果也會是相同的，這就缺少了科學課堂中的質(zhì)疑。像上述教學中，為幾組學生準備不同量的食鹽，如果學生能夠在實驗前發(fā)現(xiàn)這個問題，說明學生對于對比實驗已經(jīng)有了一定的認識，實驗就能起到進一步強化的作用。若學生在實驗前不能發(fā)現(xiàn)材料中存在的問題，那么這個小組的實驗結(jié)果一定會與其他組不同，鹽在冷水中可能比在熱水中溶解得更快，這個結(jié)果自然會受到其他小組的質(zhì)疑。學生會在互相質(zhì)疑的過程中反思自己對比實驗的過程，發(fā)現(xiàn)問題所在，也就是在對比實驗中同時出現(xiàn)了兩個變量就無法得出正確的結(jié)論，進而強化學生對對比實驗的認識，促進其探究實踐能力的培養(yǎng)。

四、借助對比，強化學生實證意識

課程標準中的態(tài)度責任目標指出：具有基于事實表達觀點的意識。這實際上就是實證意識。科學課堂中要注重現(xiàn)象與結(jié)論的論證過程。對比實驗的實驗結(jié)論論證過程更是如此，由于嚴格控制實驗中的變量，導致對比實驗里兩組的實驗現(xiàn)象往往有較大的反差，教師要引導學生以獲得的現(xiàn)象為證據(jù)展開論證，從而讓學生認識到其中某一個變量對整個實驗的影響。例如，在《加快溶解》一課中，學生發(fā)現(xiàn)加熱溶解得快，不加熱溶解得慢，從而得出結(jié)論：加熱能加快食鹽的溶解。若是這樣便進入下一環(huán)節(jié)，就缺少了現(xiàn)象與結(jié)論之間的論證過程。

以下是《加快溶解》一課的論證環(huán)節(jié)。

師：通過剛才的實驗，你發(fā)現(xiàn)了什么？

生：加熱溶解得快，不加熱溶解得慢，加熱能加快食鹽的溶解。

師：你為什么這樣說？有什么證據(jù)支持你的觀點？

生：我們將兩份等量的食鹽同時放入等量的冷水和熱水中，都不攪拌，發(fā)現(xiàn)熱水里的食鹽全部溶解了，冷水里的食鹽還有很多沒有溶解，說明加熱的確能讓食鹽溶解加快。

在學生說出自己的結(jié)論后，教師可以追問：你有什么證據(jù)支持你的觀點？學生自然而然會想到自己做的對比實驗，實驗中兩組的實驗現(xiàn)象有著鮮明的對比，從而根據(jù)實驗現(xiàn)象進行回答，支持自己的觀點，建立起實驗現(xiàn)象與實驗結(jié)論之間的聯(lián)系。在這個過程中學生培養(yǎng)了實證意識，當然也達到了對比實驗的目的。

對于學生來說，對比實驗的學習就像掌握一項技能，是一個循序漸進的過程；對于教師來說，對比實驗的教學，要從教材內(nèi)容本身出發(fā)，結(jié)合學生的實際情況，考慮多方面因素，使學生在對比實驗的學習中發(fā)展多種能力，并將所學的新知識納入已有的認知結(jié)構，發(fā)展高階思維，促進科學素養(yǎng)提高。